Aula 6 Balanço Energético

AULA Fundação 6 BALANÇO Universidade Federal de Mato Grosso do Sul 1 Matriz Energética Aula 6 Balanço Energético Universidade Federal de Mato Grosso do Sul FAENG / Engenharia Elétrica Campo Grande MS

2 Matriz energética é toda energia disponibilizada para ser transformada, distribuída e consumida nos processos produtivos. Trata-se de uma representação quantitativa da oferta de energia, ou seja, da quantidade de recursos energéticos oferecidos por um país ou por uma região. A análise da matriz energética de um país, ao longo do tempo, é fundamental para a orientação do planejamento do setor energético, que tem de garantir a produção e o uso adequado da energia produzida, permitindo, inclusive, as projeções futuras.

3 Balanço Energético O Balanço Energético (BE) é um quadro contábil que procura descrever os fluxos energéticos ao longo de um sistema energético. Aplicado para um determinado espaço socioeconômico e um período de tempo definido. Explicita as relações existentes entre o setor energético e os demais setores da economia. É um instrumento de subsídio ao planejamento econômico setorial.

Construção do Balanço Energético AULA 6 BALANÇO 4 O Balanço Nacional é feito anualmente pela EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA - EPE. O Balanço Estadual fornece o detalhamento dos dados Estado, não fornecidos no Balanço Nacional. O último Balanço Energético do Estado de MS: Elaborado em 2005, ano base, 2004, Parcerias: Secretaria de Estado de Planejamento, Ciência e Tecnologia SEPLANCT MS Instituto de Eletrotécnica e Energia da USP IEE/USP

5 O Balanço Energético Nacional BEN é o documento tradicional do setor energético brasileiro, que por mais de 30 anos divulga anualmente a contabilidade da oferta e consumo de energia no Brasil. Sendo uma das mais completas e sistematizadas bases continuadas de estatísticas energéticas disponíveis, o BEN é uma referência fundamental para qualquer estudo de planejamento energético, seja no ambiente público e governamental, seja no ambiente privado.

6 Construção do Balanço O balanço energético torna-se fundamental nesse critério de acolhimento de dados, planejamento e acompanhamento dos setores energéticos O balanço energético é uma das mais importantes ferramentas de pesquisa e informação energética no Brasil. Trata - se de um documento que divulga anualmente, extensa pesquisa relativas a oferta e consumo de energia no Brasil, contemplando a extração de recursos energéticos primários, sua conversão em formas secundárias, a importação e exportação, a distribuição e o uso final da energia. BEN foi criado em 1976. A motivação para sua criação aconteceu após o mundo enfrentar a primeira crise do petróleo, em 1973.

7 Objetivo do Balanço Energético Fornecer indicadores de consumo energético por setores da sociedade. Com estes dados os órgãos executores e gestores da política energética juntamente com as empresas do setor, poderão verificar como está sendo utilizada a energia e realizar ações corretivas de eventuais distorções.

Importância do Balanço Energético AULA 6 BALANÇO 8 É o instrumento de subsídio ao planejamento econômico setorial: tanto na esfera de influência dos poderes públicos, quanto nos interesses específicos dos investimentos privados.

9 Estrutura do documento O BE Nacional ou do Estado fornece informações sobre: Dados Agregados de energia primária, secundária, oferta e demanda, Oferta e demanda de energia por fonte, Consumo de energia por setores da sociedade, Comércio externo de energia (dados de importação e exportação) Balanços de centro de transformações, Recursos e reservas energéticas Energia e socioeconomia (comparação dos parâmetros energéticos, econômicos e populacionais) Dados ambientais de emissão Anexos (metodologia, dados mundiais, unidades, fatores de conversão, estrutura geral, balanços consolidados anos anteriores)

10 Construção do Balanço Para elaborar o BALANÇO é necessário o levantamento dos principais dados e fluxos energéticos, referentes à produção, importação/exportação, transformação e consumo final das diferentes formas de energia, pelos diversos segmentos da sociedade.

Construção do Balanço Energético AULA 6 BALANÇO 11 Os fornecedores de dados e informações primários empresas industriais, públicas e de serviços, agentes regulados e órgãos governamentais, dentre outros são fontes fundamentais para que os resultados apresentados no BEN traduzam a realidade do país, da melhor forma possível. Para a elaboração do BEN, a EPE conta com a imprescindível colaboração de aproximadamente oitocentos agentes e empresas

Construção do Balanço Energético AULA 6 BALANÇO Dados de Petróleo, Gás Agência Nacional de Petróleo - ANP Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras Companhias Distribuidoras de Derivados Entidades de Classe e Grandes Indústrias 12 Carvão mineral Sindicato Nacional da Indústria de Extração do Carvão Grandes Indústrias Energia nuclear Indústrias Nucleares do Brasil INB

Construção do Balanço Energético AULA 6 BALANÇO Energia hidrelétrica e eletricidade Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL Centrais Elétricas Brasileiras S.A. Eletrobras Concessionárias de Energia Elétrica Operador Nacional do Sistema ONS Câmara de Comercialização de Energia Elétrica - CCEE Grandes Indústrias 13 Lenha e Carvão Vegetal Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE Grandes Indústrias Mineradoras Projeto Matriz Energética Brasileira MEB - MME / IPEA

Construção do Balanço Energético AULA 6 BALANÇO Cana-de-Açúcar, Álcool e Bagaço de Cana Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento - MAPA Entidades de Classe Indústrias do Setor 14 Outros dados: são coletados através de formulários eletrônicos e cartas enviados aos produtores das outras fontes de energia, sindicatos e associações. A parceria dos governos estaduais com a EPE é essencial para a construção do balanço.

15 Coleta de Dados - formulários

16 Balanço Energético O Balanço consolidado possui até 28 colunas por 47 linhas COLUNAS: apresenta os tipo de fontes de energia (primária e secundária). LINHAS: representa os fluxo de entrada e saída de energia (importação, produção, consumo, etc).

17 Balanço Energético

18 Balanço Energético

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20 Balanço Energético

Unidade de Medida do Balanço Energético AULA 6 BALANÇO 21 A unidade básica adotada na composição do Balanço Energético Nacional - BEN é a tonelada equivalente de petróleo - tep, uma vez que a mesma: a) está relacionada diretamente com um energético importante; b) expressa um valor físico; Atenção: O BEN, a partir da edição de 2003, passou a adotar os critérios internacionais mais usuais para a conversão das unidades comerciais de energia em uma unidade comum de referência. Assim, (i) o petróleo de referência passou a ser o de 10000 kcal/kg, (ii) todos os fatores de conversões passam a ser determinados com base nos poderes caloríficos inferiores das fontes de energia, e (iii) para a energia hidráulica e eletricidade passam a ser considerados os coeficientes de equivalência teórica, onde 1kWh = 860 kcal (1º Princípio da Termodinâmica).

22 Construção do Balanço Estrutura : Os processos energéticos do BEN são divididos em 4 etapas fundamentais: Energia Primária Transformação Energia Secundária Consumo final

23 Definições Importantes Energia primária pode ser de origem fóssil, renovável ou nuclear. PETRÓLEO, GÁS NATURAL, CARVÃO VAPOR, CARVÃO METALÚRGICO, URÂNIO, ENERGIA HIDRÁULICA, LENHA, PRODUTOS DA CANA E OUTRAS FONTES PRIMÁRIAS.

24 Definições Importantes Energia secundária é o resultado proveniente dos diferentes centros de transformação cujo destino são os diversos setores de consumo e, eventualmente, outro centro de transformação. ÓLEO DIESEL, ÓLEO COMBUSTÍVEL, GASOLINA, GLP, NAFTA, QUEROSENE, GÁS DE COQUERIA, COQUE DE CARVÃO MINERAL, URÂNIO CONTIDO NO UO2 DOS ELEMENTOS COMBUSTÍVEIS, ELETRICIDADE, CARVÃO VEGETAL, ÁLCOOL ETÍLICO, (ANIDRO E HIDRATADO) E OUTRAS SECUNDÁRIAS DE PETRÓLEO (GÁS DE REFINARIA, COQUE E OUTROS).

25 Definições Importantes Total de transformação: quantidade de energia que entra e sai dos CENTROS DE TRANSFORMAÇÕES. CENTROS DE TRANSFORMAÇÕES: Refinarias de petróleo, Plantas de gás natural, Usinas de gaseificação, Centrais elétricas de serviço público, privados Carvoarias e etc.

26 Definições Importantes TIPOS DE CONSUMOS Consumo final: energia primária e secundária consumida para fins energéticos e não energéticos. Consumo final não-energético - é a quantidade de energia contida em produtos que são utilizados em diferentes setores para fim não-energético. Consumo final energético - contém o consumo final dos setores "energético", "residencial", "comercial", "público", "agropecuário", "transportes", "industrial" e "consumo não-identificado".

27 Definições Importantes Contendo a contabilidade relativa à oferta e consumo de energia no Brasil, bem como dos processos de conversão de produtos energéticos e de comércio exterior, o BEN reúne em um único documento as séries históricas dessas operações, além das informações sobre reservas, capacidades instaladas e importantes dados estaduais.

28 Matriz do Balanço A matriz Balanço Energético expressa o balanço das diversas etapas do processo energético: produção, transformação e consumo, conforme figura e conceituação apresentados a seguir.

29 Oferta Interna Bruta A Oferta Interna de Energia resulta, portanto, das seguintes atividades: Produção Quantidade de energia primária extraída a partir de recursos minerais (petróleo, carvão, gás natural), vegetais (caldo de cana, melaço, bagaço, lenha) e hídricos. Sinal positivo. Importação Quantidade de energia primária e secundária que entra no país, proveniente do exterior. Tem sinal positivo.

30 Definições Variação de estoques Diferença entre o estoque inicial e final de cada ano. Um aumento de estoque num determinado ano, diminui a oferta interna de energia. De maneira análoga, a redução de estoques contribui para um aumento na oferta interna de energia. Assim, aumentos de estoque são contabilizados com sinal negativo e redução de estoques, com sinal positivo. É importante ressaltar a importância do registro da variação do estoque em função de seu caráter estratégico, pois a finalidade é compensar flutuações na produção e oferta dos energéticos. Oferta total Consiste no somatório da produção de energia primária, com a importação de energia e a variação de estoques. É a quantidade de energia colocada a disposição para ser transformada ou para o consumo final.

31 Definições Exportação E a quantidade de energia primaria e secundaria que e enviada para outros estados ou para o exterior. Essa energia recebe o sinal negativo. Energia Não Aproveitada E a quantidade de energia que, por razoes técnicas, no momento atual não esta sendo utilizada. Essa energia e caracterizada com sinal negativo. Reinjeção É a quantidade de gás natural, normalmente associado ao petróleo, reinjetada nos poços de petróleo para otimizar a recuperação desse hidrocarboneto. Recebe também o sinal negativo.

32 Definições Oferta Interna Bruta É a quantidade de energia que se coloca a disposição do Estado para transformação ou consumo final. Correspondem a soma dos valores colocados para oferta total, exportação, energia não aproveitada e gás natural reinjetado.

33 Definições Total Transformação É a soma da energia primaria e secundaria que entra e sai dos diversos centros de transformação. É importante observar que toda energia primaria e/ou secundaria que entra como insumo no processo de transformação recebe sinal negativo, enquanto que toda energia secundaria produzida nos centros de transformação recebe sinal positivo. Perdas na Distribuição e na Armazenagem São as perdas ocorridas nas atividades de produção, transporte, distribuição e armazenagem, como são os casos das perdas em gasodutos, oleodutos, linhas de transmissão e redes de distribuição de energia elétrica. Não se incluem nessa linha as perdas ocorridas no processo de transformação. Tem sinal negativo.

34 Definições Ajustes Essa linha e utilizada para compatibilizar os dados de oferta e consumo de energias provenientes de fontes diferentes. quantifica os deficits e superavits aparentes de cada energia, produtos de erros estátisticos, informações ou medidas. Calcula-se da seguinte forma: Ajuste = Consumo Final + Total Transformação + Perdas na Distribuição e Armazenagem Oferta Interna Bruta. Consumo Final O consumo final inclui o energético e o não energético. Nessa parte são detalhados os consumos dos diversos setores econômicos do Estado.

35 Definições Consumo Final Energético Nessa parte são incluídos os consumos finais dos seguintes setores: energético, residencial, público, agropecuário, transporte (rodoviário, ferroviário, aéreo e hidroviário), industrial (cimento, ferro gusa e aço, mineração, pelotização, não ferrosos e outros da metalurgia, química, alimentos e bebidas, têxtil, papel e celulose, cerâmica e outros). Consumo Final não Energético Quantidade de energia contida em produtos utilizados em diferentes setores, para fins não energéticos.

36 OPERAÇÕES BÁSICAS O fluxo energético de cada fonte primária e secundária é representado pelas seguintes equações: OFERTA TOTAL = PRODUÇÃO (+) IMPORTAÇÃO (+) OU (-) VARIAÇÃO DE ESTOQUES OFERTA INTERNA BRUTA = OFERTA TOTAL (-) EXPORTAÇÃO (-) NÃO APROVEITADA (-) REINJEÇÃO Ou ainda OFERTA INTERNA BRUTA = TOTAL TRANSFORMAÇÃO (+) CONSUMO FINAL (+) PERDAS NA DISTRIBUIÇÃO E ARMAZENAGEM (+) OU (-) AJUSTE

37 OPERAÇÕES BÁSICAS TRANSFORMAÇÃO Nesta parte, configurada pelos centros de transformação, é observada a seguinte operação: PRODUÇÃO DE ENERGIA SECUNDÁRIA = TRANSFORMAÇÃO PRIMÁRIA (+) TRANSFORMAÇÃO SECUNDÁRIA (-) PERDAS NA TRANSFORMAÇÃO

38 Definições Importantes Deve ser observado que a produção de energia secundária aparece no bloco relativo aos centros de transformação, por conta de ser toda ela proveniente da transformação de outras formas de energia. Assim, para evitar-se dupla contagem, a linha de produção da matriz fica sem informação para as fontes secundárias. Mesmo assim, para a energia secundária também valem as operações anteriormente descritas, desde que se considere a produção nos centros de transformação como parte da oferta.

39 Convenção de sinais Observações importantes sobre os sinais nos centros de transformação: toda energia primária e/ou secundária que entra (como insumo) no centro de transformação tem sinal negativo; toda energia secundária produzida nos centros de transformação tem sinal positivo.

OPERAÇÕES BÁSICAS DA MATRIZES CONSUMO FINAL DE ENERGIA AULA 6 BALANÇO 40 CONSUMO FINAL = CONSUMO FINAL PRIMÁRIO (+) CONSUMO FINAL SECUNDÁRIO E ainda: CONSUMO FINAL = CONSUMO FINAL NÃO (+) CONSUMO FINAL

41 Exercício 1 Calcule a Oferta Interna Bruta de petróleo considerando as seguintes informações: Produção: 77.225 (10³ TEP) Importação: 17.646 (10³ TEP) Redução no estoque: 317 (10³ TEP) Exportação: 12.450 (10³ TEP)

42 Exercício 2 Considere as seguintes informações em relação ao carvão mineral em um determinado país: Produção: 1999 (10³ TEP) Importação carvão: 12,85Mt Aumento no estoque: 172 (10³ TEP) Exportação: 0 (10³ TEP) Transformação: 8402 (10³ TEP) Consumo industrial de carvão: 3,414 Mt Perdas transporte e armazenagem: 36 (10³ TEP) Geração de energia elétrica por termelétricas a carvão: 8300 (10³ TEP) Importação de eletricidade: 3146 (10³ TEP) Geração a partir de hidrelétricas: 232,55 TWh Consumo energia elétrica setor residencial: 13000 (10³ TEP) Consumo energia elétrica setor industrial: 8000 (10³ TEP) Consumo energia elétrica setor comercial: 116,3 TWh

FLUXOS ENTRADA E SAÍDA Exercício 2 Determine a matriz de balanço energético Desenhe o fluxograma de energia Produção Importação AULA 6 BALANÇO S Carvão mineral Eletricidade 43 Variação Estoque Oferta total Exportação Não aproveitada Reinjeção Oferta interna bruta Total transformação Perdas distribuição Consumo final

44 Exercício 2 Equivalência entre as fontes O critério utilizado para agregar as diferentes fontes em uma única unidade é a equivalência em energia térmica. Isto significa que a quantidade de energia medida em todas as fontes e em todos os pontos da cadeia energética é o potencial dessa energia de gerar calor. Para o caso dos combustíveis, o BEN utiliza o Poder Calorífero Inferior (PCI), expresso em kcal/kg, de cada um deles para determinar o seu conteúdo calórico. No caso da energia elétrica usa-se uma relação definida a partir do efeito Joule que diz que 1 kwh gera 860 kcal de calor. Portanto, 860 kcal é a energia térmica contida em 1 kwh. A unidade de medida do BEN é a tonelada equivalente de petróleo (tep). Esse petróleo tem um conteúdo calórico de 10.000 kcal/kg. Logo 1 tep tem 10.000.000 de kcal. * No exercício, considere o poder calorífico do carvão como 7.000 kcal/kg

45 Exercício 2 OFERTA TOTAL = PRODUÇÃO (+) IMPORTAÇÃO (+) OU (-) VARIAÇÃO DE ESTOQUES OFERTA INTERNA BRUTA = OFERTA TOTAL (-) EXPORTAÇÃO (-) NÃO APROVEITADA (-) REINJEÇÃO

46 Panorama Mundial

47 Matriz Energética Mundial Ano (2010) Fonte: Balanço Energético Nacional 2013

48 Balanço Energético Fonte: Key World Energy Statistics 2013

49 Contrastes Mundiais EUA: 84% da energia atual não é renovável. Reino Unido: 97% não é renovável (carvão mineral, petróleo e gás natural). Portugal: 80% das fontes de energia não renovável, importa 82% da energia que consome. França: 93% de energéticos não renováveis, 84% de energia nuclear. Bélgica: 97% de energia não renovável, 3% de renovável pela queima de resíduos de lixo. Energia nuclear: 88%. O Brasil tem a matriz mais equilibrada entre as grandes nações A china se tornou o maior país consumidor de energia do mundo em 2010

50 Dados Mundiais Consumo Mundial de Carvão (2010) Fonte: Key China Energy Statistics 2012

51 Dados Mundiais Consumo Mundial de Petróleo (2010) Fonte: Key China Energy Statistics 2012

52 Dados Mundiais Consumo Mundial de Gás Natural (2010) Fonte: Key China Energy Statistics 2012

Características Matriz Energética Brasileira AULA 6 BALANÇO 53 O Brasil se distingue pela participação muito elevada das fontes renováveis na estrutura de oferta de energia. No último balanço, as fontes renováveis representaram 46% na matriz energética As fontes renováveis que mais contribuem para o percentual verificado na matriz energética brasileira são: Hidráulica Biomassa Brazil is the 8th largest total energy consumer and 10th largest producer in the world (EIA Energy Information Administration)

Características Matriz Energética Estados Unidos 54 Os Estados Unidos é o maior consumidor de petróleo do mundo, chegando a consumir cerca de 19,150,000 barris/dia É o terceiro maior produtor de petróleo É o maior consumidor e maior produtor de Gás Natural do mundo Consumo de eletricidade (bilhões kwh) China: 4,693 Estados Unidos: 3,741 Japão: 860

Características Matriz Energética China AULA 6 BALANÇO A China é o pais mais populoso do mundo com uma economia em rápido crescimento, o que levou o país a ser o maior consumidor e produtor de energia do mundo. A China é o segundo maior consumidor de petróleo do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos, mas é o país que mais consome energia no mundo (a partir de 2010) A China é o maior produtor, consumidor e importador de carvão mineral do mundo. Sozinha a china representa quase metade do consumo mundial deste energético. A China se tornou o maior produtor de eletricidade em 2011. A China se se tornou o segundo país que mais importa petróleo e seus derivados em 2009. A Energy Information Administration (EIA) estima que a China ultrapassará os Estados Unidos como maior importador de petróleo em 2014. 55